Question

二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用．工业上可利用水煤气合成二甲醚，总反应为：3H₂（g）+3CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=﹣246.4kJ/mol

（1）该反应的化学平衡常数表达式K=           ．温度升高平衡常数             （填“变大”、“变小”、“不变”）

（2）在一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是              （填字母代号）．

a．降低温度       b．加入催化剂    c．缩小容器体积

d．增加H₂的浓度     e．增加CO的浓度

（3）在一定温度下，在容积为1L的密闭容器中充入3mol H₂、3mol CO，发生反应：3H₂（g）+3CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），在10min时刚好达到平衡，此时测得H₂的物质的量浓度为1.5mo1•L﹣1．则：

①衡时n（CH₃OCH₃）=           ，平衡时CO的转化率为           ．

②达到平衡后，若向容器中再充入1mol H₂、1mol CO₂，经一定时间达到平衡，反应开始时正、逆反应速率的大小：v（正）            v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．

③在该反应条件下能判断反应达到化学平衡状态的依据是            （填编号）．

A   v（CO）=3v（CO₂）        B   生成a mol CO₂的同时消耗3a mol H₂

C   c（CO₂）=c（CO）         D   混合气体的平均相对分子质量不变

E   气体的密度不再改变       F   气体的总质量不再改变．

Answer

（1）；变小；

（2）cd；（3）①0.5；50%；②＞；③D

【解析】

（1）该反应的平衡常数K=，因反应是放热反应，升温，平衡逆向进行，平衡常数减小；

（2）a．正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，但反应速率减小，故a错误；

b．加入催化剂，反应速率增大，不影响平衡移动，CO的转化率不变，故b错误；

c．正反应为气体体积减小的反应，缩小容器体积，压强增大，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故c正确；

d．增加H2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，故d正确；

e．增加CO的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，但CO的转化率减小，故e错误；

（3）①在一定温度下，在容积为1L的密闭容器中充入3mol H2、3mol CO，发生反应：3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g），在10min时刚好达到平衡，此时测得H2的物质的量浓度为1.5mo1•L﹣1．物质的量1.5mo1•L﹣1×1L=1.5mol，

3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）

起始量（mol） 3 3 0 0

变化量（mol） 1.5 1.5 0.5 0.5

平衡量（mol） 1.5 1.5 0.5 0.5

衡时n（CH3OCH3）=0.5mol，

平衡时CO的转化率=×100%=50%，

②平衡常数K==0.022，达到平衡后，若向容器中再充入1mol H2、1mol CO2，Qc==0.014＜K，反应正向进行，v（正）＞v（逆），故答案为：＞；

③A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，在任何时候，反应速率v（CO）=3v（CO2），不能证明反应达到平衡状态，故A错误；

B．在任何时候，生成amolCO2的同时消耗3amolH2，说明反应正向进行，不能证明反应达到平衡状态，故B错误；

C．c（CO2）=c（CO），和起始量、变化量有关，不能证明反应达到平衡状态，故C错误；

D．反应前后气体质量不变，气体物质的量减小，反应过程中混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故D正确；

E．体积不变的密闭容器中，气体质量不变，体积不发生变化，所以气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故E错误；

F．密闭容器中气体质量始终不变，所以气体的总质量不再改变，不能说明反应达到平衡状态，故F错误；